[發明專利]基于礦燈設備的井下人員識別定位及通信系統

在審

• 申請號: 201910632452.4
• 申請日: 2019-07-13
• 公開（公告）號: CN110248167A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 劉毅;趙志一
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于礦燈設備的井下人員識別定位及通信系統。利用礦燈設備中的信號光源以光信號形式發送信息，利用井下視頻采集裝置采集光信號，利用井上視頻處理裝置處理光信號，基于對光信號的譯碼結果實現了人員身份識別、定位以及井下環境數據采集等功能。所述方法與系統在實現人員識別與定位時，不依賴于外部光照條件、識別率高，易于實施、建設成本低；解決了無線電波定位存在的定位精度低，系統成本高等問題。

技術領域

本發明涉及一種基于礦燈設備的井下人員識別定位及通信系統，此系統主要涉及編程控制、圖像處理以及通信等技術。

背景技術

礦井人員定位系統是國務院(國發[2010]23號)要求煤礦和非煤礦山必須裝備的安全避險六大系統之一，在遏制超定員生產等安全生產和應急救援中發揮著重要作用。礦井人員廣泛采用的RFID技術，不能精確定位，難以滿足礦井遇險遇難人員搜尋和車輛傷人等事故防治和應急救援需求。礦井無線電信號傳輸衰減嚴重、無線電傳輸衰減模型復雜多變、衛星定位信號無法穿透煤層和巖層到達井下、礦井定位需覆蓋長達10km的巷道等制約著地面定位技術在礦井應用。井下動目標定位常用的定位方法有：接受信號強度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)，測量到達時間(Time Of Arrival,TOA)等方法。信號強度指示(RSSI)方法是目前Zigbee和WiFi網絡采用的主要定位方法，RSSI方法簡單易實施。但無線信號的傳輸損耗模型受環境影響巨大，定位精度低，定位誤差可達幾十米。到達時間定位TOA需定位卡與分站、分站與分站之間嚴格同步，系統同步困難，晶振穩定性要求高，系統復雜，成本高。隨著井下視頻監控的普及與推廣，科研人員提出了基于視頻圖像的井下人員定位方法，通過對井下人員圖像進行識別實現定位，但在實施過程中，如何確定人員身份是難以解決的瓶頸問題。目前主要有通過人臉識別和動作特征識別的識別方法，但井下光照度差，圖像分辨率和清晰度差，難以滿足人臉特征識別的需要，所以人臉特征識別不適用于井下人員定位；人體動作特征識別技術尚不成熟，識別準確率低，而且人員動作特征識別需要足夠數量的動作圖像，無論在攝像機安裝位置、攝像機密度、光照條件、及人員身體之間的相互遮擋等方面都有較高的要求，不適用于井下人員定位。因此需要一種不依賴于外部光照條件、識別率高、易于實施的井下人員識別定位及通信系統。

發明內容

本發明提供了一種基于礦燈設備的井下人員識別定位及通信系統，利用井下視頻采集裝置采用光通信的方式實現了人員身份識別、井下環境數據采集、定位等功能，解決了無線電波定位存在的定位精度低，系統成本高等問題。所述方法與系統不依賴于外部光照條件、識別率高、易于實施、建設成本低，有著廣泛地應用前景。

所述系統包括礦燈設備與視頻管理設備；所述礦燈設備包括燈頭、供電裝置、控制裝置，所述燈頭包括至少一個發光源和至少兩個信號光源，所述發光源為發出可見光的LED，所述信號光源包括但不限于發出不可見光的紅外燈，所述信號光源圍繞發光源安裝，所述發光源用于照明，所述信號光源用于以不同工作模式發送包含信息的光信號，所述信息包括人員身份信息；所述信號光源的工作模式包括亮度變化、點亮的區域分布變化或點亮時組成的形狀變化；所述控制裝置可經佩戴人員手動調節控制礦燈進入應急通信模式；所述視頻管理設備包括視頻采集裝置、有線通信網絡及視頻處理裝置；所述視頻采集裝置安裝在井下，負責采集礦燈工作的視頻圖像；所述有線通信網絡連接井下與井上，負責數據傳輸；所述視頻處理設備安裝于井上，負責處理視頻進行譯碼；系統通過對所述發光源在不同工作模式下發出光信號進行譯碼得到的通信信息，并實現人員身份識別，通過采集視頻的攝像設備的位置實現人員定位。所述井下人員識別與定位的方法及系統進一步包括：所述燈頭是以多個信號光源來發出包含信息的光信號，諸多個信號光源以多種形狀的、多層的、環繞著發出可見光發光源的方式進行安裝分布；并且，信號光源發出的光可以被攝像機采集但人眼不可見。